特許 5959366 光学素子

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5959366

(24)【登録日】2016年7月1日

(45)【発行日】2016年8月2日

(54)【発明の名称】光学素子

(51)【国際特許分類】

   G02B 6/42 20060101AFI20160719BHJP

   C03B 11/08 20060101ALI20160719BHJP

   C03B 11/00 20060101ALI20160719BHJP

   H01L 31/0232 20140101ALI20160719BHJP

【ＦＩ】

   G02B6/42

   C03B11/08

   C03B11/00 A

   H01L31/02 D

【請求項の数】5

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2012-184681(P2012-184681)

(22)【出願日】2012年8月24日

(65)【公開番号】特開2014-41311(P2014-41311A)

(43)【公開日】2014年3月6日

【審査請求日】2015年2月5日

(73)【特許権者】

【識別番号】000010098

【氏名又は名称】アルプス電気株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100085453

【弁理士】

【氏名又は名称】野▲崎▼ 照夫

(72)【発明者】

【氏名】今井 秀行

【審査官】 磯野 光司

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００４−２４６２７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−１０７２７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第６９５６９９５（ＵＳ，Ｂ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０２Ｂ ６／１２−６／１４

Ｇ０２Ｂ ６／２６−６／２７

Ｇ０２Ｂ ６／３０−６／３４

Ｇ０２Ｂ ６／４２−６／４３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

光の進行方向を変える光学素子であって、
前記光学素子は、一方の端部に第１の面を、他方の端部に第２の面を備え、前記一方の端部と前記他方の端部との中間の断面形状が矩形状の柱状体であり、
前記第１の面に、前記第２の面に向けて光を集光する集光機能面が形成され、
前記第２の面の一部に、前記集光機能面の光軸を斜めに横切ると共に、前記集光機能面によって集光された光の進行方向を変える光進行方向変更面が形成されており、
前記柱状体の前記他方の端部に、第３の面と、前記第３の面から突出して前記第２の面を形成する突出部とが形成され、前記光進行方向変更面の面積が、前記集光機能面の面積より小さいことを特徴とする光学素子。

【請求項2】

前記光進行方向変更面が、前記集光機能面によって集光された光を反射する反射面であることを特徴とする請求項１に記載の光学素子。

【請求項3】

前記光進行方向変更面の法線と、前記光軸とで、前記集光機能面側になす角度が、臨界角以上であることを特徴とする請求項２に記載の光学素子。

【請求項4】

前記第３の面が、前記突出部から離れるに従い前記第１の面側に近づくように傾斜してなることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の光学素子。

【請求項5】

前記第３の面を少なくとも２面有し、前記２つの第３の面が前記突出部の中心軸に対して対称位置に設けられていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の光学素子。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、光ファイバと受光素子とを光学的に結合する光学素子に係わり、特に、光の進行方向を変える光学素子に関する。

【背景技術】

【0002】

光通信等において、光ファイバから出射される光を、フォトダイオード等の受光素子に光学的に結合する光学素子が用いられている。

【0003】

図９は、特許文献１に開示される光モジュールの概略図である。特許文献１に開示される光モジュールは、図９に示すように、光ファイバ７０２、光学素子７０１、及び受光素子７０３を有して構成されている。そして、光ファイバ７０２から出射される光が、光学素子７０１によって９０°の角度に反射されて、受光素子７０３に光学的に結合される。

【0004】

光学素子７０１は、図９に示すように、光ファイバ７０２から出射された光を集光する凸レンズ７０１ｂと、凸レンズ７０１ｂで集光された光を受光素子７０３に向けて反射する反射面７０１ａと、反射面７０１ａによって反射された光が通る平坦な面７０１ｃと、を有している。反射面７０１ａは、光学素子７０１に備わる一面の全面に形成されると共に、凸レンズ７０１ｂの光軸を斜めに横切る傾斜面である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開平５−２７３４４４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

特許文献１に開示される光学素子をプレス成型で成型すると、反射面と他の面とがなす角部へ光学素材が充填され難しいという課題があった。

【0007】

図１０は、特許文献１に開示される光学素子をプレス成型で製造する説明図である。光学素子７０１のプレス成型の際に、図１０（ａ）に示すように、光学素材７０５は、軟化する温度まで加熱された後に、上金型７０６と下金型７０７とによって、上下（Ｚ）方向からプレスされる。

【0008】

上金型７０６は、反射面７０１ａに対応する傾斜面７０６ａを有し、下金型７０７は、凸レンズ７０１ｂに対応するレンズ面７０７ｂを有する。上金型７０６は、図１０（ｂ）に示すように、光学素材７０５を、傾斜面７０６ａに直交する方向、すなわち図面右下方向の圧力７０８により荷重する。また、下金型７０７は、光学素材７０５を、レンズ面７０７ｂに直交する方向、すなわち図面上（Ｚ２）方向の圧力７０９により荷重する。

【0009】

上金型７０６が、光学素材７０５を図面右下方向に荷重するので、光学素材７０５は、図面右上方向に充填され難くなる。すなわち、反射面７０１ａと、平坦な面７０１ｃとに挟まれる、図面右上方向に位置する角部７０１ｄに光学素材７０５が充填され難く、光学素子７０１の成型性が悪かった。

【0010】

特に、光学素材７０５がガラス素材の場合には、溶融まで達していない硬さが残る軟化状態でプレス成型するため、光学素材７０５が角部７０１ｄに充填され難い。また、図９に示すように、先端にかけて細くなる光学素子７０１の形状から、角部７０１ｄのうちでも先端に位置する部分への光学素材７０５の充填が最も困難であり、この部分の成型性が特に問題となっていた。

【0011】

また、反射面７０１ａは、図９に示すように、光学素子７０１に備わる一面の全面に形成されている。そのため、反射面７０１ａは、広い面積を有するために、成型性の良い面を形成することが難しかった。

【0012】

本発明の目的は、このような課題を顧みてなされたものであり、プレス成型性が良好な光の進行方向を変える光学素子を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0013】

本発明の光学素子は、光の進行方向を変える光学素子であって、前記光学素子は、一方の端部に第１の面を、他方の端部に第２の面を備え、前記一方の端部と前記他方の端部との中間の断面形状が矩形状の柱状体であり、前記第１の面に、前記第２の面に向けて光を集光する集光機能面が形成され、前記第２の面の一部に、前記集光機能面の光軸を斜めに横切ると共に、前記集光機能面によって集光された光の進行方向を変える光進行方向変更面が形成されており、前記柱状体の前記他方の端部に、第３の面と、前記第３の面から突出して前記第２の面を形成する突出部とが形成され、前記光進行方向変更面の面積が、前記集光機能面の面積より小さいことを特徴とする。

【0014】

集光機能面が光学素子に入射した光を集光し、光進行方向変更面は、この集光された光の進行方向を変える。そして、光進行方向変更面が集光機能面と反対側の面に形成されているので、光進行方向変更面では集光された光の直径が小さくなる。

【0015】

そのため、光進行方向変更面の面積を小さくできるので、光進行方向変更面は第２の面の一部に形成できる。また、光進行方向変更面を表面とする光進行方向変更面近傍の容積を小さくできる。そのため、光学素子をプレス成型する際に、充填が困難であった角部が小さくなったことで、光学素子の成型性が良好になる。また、光進行方向変更面の近傍には、その周辺から光学素材が十分に供給されるので、光進行方向変更面は成型性よく形成される。

【0016】

よって、本発明によれば、プレス成型性が良好な光の進行方向を変える光学素子を提供することができる。

【0017】

前記光進行方向変更面が、前記集光機能面によって集光された光を反射する反射面であることが好ましい。光進行方向変更面が反射面であるので、集光機能面によって集光された光を反射することで、その進行方向を変えることが可能である。

【0018】

前記光進行方向変更面の法線と、前記集光機能面の光軸との前記集光機能面側になす角度が、臨界角以上であることが好ましい。このような態様であれば、光進行方向変更面に入射する集光機能面によって集光された光は、光進行方向変更面で全反射する。

【0019】

そのため、本発明の光学素子を、受光素子を備える光モジュールに搭載した際に、光学素子に入射した光と、受光素子と、の効率のよい光学結合を可能にする。

【0020】

前記第３の面が、前記突出部から離れるに従い前記第１の面側に近づくように傾斜してなることが好ましい。

【0021】

このような態様であれば、金型を用いて光学素材を押圧し、光学素子をプレス成型する際に、金型は、突出部に対応する凹部と、凹部側に面する傾斜面を備える。そのため、金型によって光学素材が押圧される際に、凹部側に面する傾斜面が、軟化した光学素材を凹部の方へ押圧する。そのため、光学素材は凹部の方へ充填され易く、突出部および突出部に形成される光進行方向変更面の成型性が更に良好になる。

【0022】

前記第３の面を少なくとも２面有し、前記２つの第３の面が前記突出部の中心軸に対して対称位置に設けられていることが好ましい。

【0023】

このような態様であれば、金型を用いて光学素材を押圧し、光学素子をプレス成型する際に、金型は、突出部に対応する凹部をほぼ中央に備え、凹部側に面する少なくとも２つの傾斜面を凹部の中心軸に対して対称位置に備える。

【0024】

その結果、光学素材をプレス成型する際に、少なくとも２つの傾斜面は、互いに向かい合って、光学素材を凹部の中心軸の方へ荷重する。その結果、光学素材は、凹部側に充填され易い。よって、光進行方向変更面に対応するパターンが形成される凹部に、光学素材が十分に充填される共に周囲から均一に充填されるので、プレス成型性の更に良好な光学素子を可能にする。

【発明の効果】

【0025】

本発明によれば、プレス成型性が良好な光の進行方向を変える光学素子を提供することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【0026】

【図1】第１の実施形態における光学素子の正面図である。

【図2】図１に示すＡ−Ａ線に沿って切断して矢印方向から視る断面図である。

【図3】光進行方向変更面が全反射面であることを説明する図である。

【図4】第１の実施形態における光学素子の製造方法の説明図である。

【図5】第１の実施形態に係わる光モジュールの説明略図である。

【図6】第２の変形例における光学素子の断面図である。

【図7】第３の変形例における光学素子の正面図である。

【図8】第２の実施形態における光学素子の断面図である。

【図9】特許文献１に開示される光モジュールの概略図である。

【図10】特許文献１に開示される光学素子をプレス成型で製造する説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0027】

以下、本発明の光学素子の実施形態について、図面に沿って詳細に説明する。なお、説明が分かりやすいように、各図面の寸法は適宜変更して示している。

【0028】

＜第１の実施形態＞
図１は、第１の実施形態における光学素子の正面図である。図２は、図１に示すＡ−Ａ線に沿って切断して矢印方向から視る断面図である。

【0029】

本実施形態の光学素子１は、図１、図２に示すように、その断面が略矩形である柱状体２の外形をなしている。光学素子１は、図２に示すように、柱状体２の一方の端部に、すなわち図面右側（Ｙ２方向）の端部に、第１の面３を有している。そして、第１の面３には、光を集光する集光機能面３ａが、第１の面３から外方に突出する非球面形状に形成されている。

【0030】

集光機能面３ａとは、集光機能面３ａに入射した光を、所定の箇所に焦点を結ぶように収斂（集光）させる作用を有する面と定義する。

【0031】

本実施形態によれば、集光機能面３ａは、非球面形状であるとしたが、これに限定されるものではない。集光機能面３ａは、球面形状であることも可能である。また、集光機能面３ａは、平板マイクロレンズや、回折格子であることも可能である。

【0032】

光学素子１は、柱状体２の他方の端部に、すなわち図面左側（Ｙ１方向）の端部に、外方に突出する突出部５が形成されている。突出部５は、図１、図２に示すように、３面からなる第２の面４を有しており、３面のうちの１面が、すなわち第２の面４の一部が光進行方向変更面４ａを形成している。そして、光進行方向変更面４ａは、集光機能面３ａの光軸７を斜めに横切るように設けられている。

【0033】

そして、第３の面６が、突出部５に連設されるように形成されている。第３の面６は、突出部５から離れるに従い第１の面３側に近づくように傾斜する２つの面６ａ、６ｂからなる。また、柱状体２は、一方の端部と他方の端部との間に、側面２ａを有しており、集光機能面３ａと光進行方向変更面４ａとの間の距離を適切に設けることが可能である。

【0034】

そして、２つの第３の面６ａ、６ｂは、図１、図２に示すように、図２に示す突出部５の中心軸５ａに対して対称位置に設けられている。すなわち、中心軸５ａに対して、図面上下（Ｚ方向）の位置に、対をなして２つの第３の面６ａ、６ｂが設けられている。中心軸５ａは、突出部５の光軸７に直交する断面の中心軸である。すなわち、中心軸５ａは、光軸７方向から視る突出部５の外形の中心点を通り、光軸７に平行な直線と定義される。

【0035】

外部から光学素子１に入射した光、すなわち集光機能面３ａに入射した光は、集光機能面３ａによって集光されて、第２の面４側に向けて進行する。そして、光進行方向変更面４ａが、集光機能面３ａの光軸７を斜めに横切るように設けられている。そのため、集光機能面３ａによって集光された光は、光進行方向変更面４ａに入射したのち、光進行方向変更面４ａによって反射されて、その進行方向が変えられる。

【0036】

光進行方向変更面４ａとは、光進行方向変更面４ａに入射した光を、入射光の進行方向とは異なる方向へ進行するように、屈折または反射させる作用を有する面と定義する。

【0037】

本実施形態においては、光進行方向変更面４ａは、光を反射する反射面として作用する。よって、光進行方向変更面４ａの反射率が高いことが望ましい。そのため、集光機能面３ａによって集光された光のうち光進行方向変更面４ａに入射した光は、光進行方向変更面４ａによって全反射されるように設けられている。

【0038】

光が、屈折率ｎ_１の物質から、屈折率ｎ_２の物質に入射する際における、全反射の臨界角θは、（１）式のように表わせる。

【0039】

θ＝ａｒｃｓｉｎ（ｎ_２／ｎ_１）・・・・・（１）
そして、屈折率ｎ_１の物質から、屈折率ｎ_２の物質に入射する光の入射角度が臨界角θ以上の場合に、光の全反射は起こる。

【0040】

図３は、光進行方向変更面が全反射面であることを説明する図である。図３に示すように、光進行方向変更面４ａの法線４ｂと、集光機能面３ａの光軸７と、の集光機能面３ａ側になす角度４ｃは、集光機能面３ａによって集光された光のうち光進行方向変更面４ａに入射した光の入射角度である。

【0041】

本実施形態においては、光学素子１の光学素材は透光性のガラス素材であり、光学素子１は空気中に設置されている。また、光学素子１の屈折率が、ほぼ１．６０程度であり、空気の屈折率は、ほぼ１．００である。これらの値を（１）式に代入して計算すると、臨界角θは３８．７°である。本実施形態の、光の入射角度である角度４ｃは、臨界角θ（３８．７°）より大きい４５°に設けられている。そのため、集光機能面３ａによって集光された光のうち光進行方向変更面４ａに入射した光は、光軸７に対してほぼ９０°の角度をなして全反射される。

【0042】

本実施形態においては、光学素子１がガラス素材からなるとしたが、これに限定されるものではない。光学素子１を透光性の樹脂素材から形成することも可能である。そして、屈折率がほぼ１．６０程度の樹脂素材を選ぶことが可能であり、この際においても、臨界角θは３８．７°程度とすることが可能である。

【0043】

本実施形態においては、角度４ｃを臨界角θ以上に設けたが、これに限定されるものではない。たとえば、光進行方向変更面４ａの表面にアルミニウムや銀などの金属反射膜を蒸着等によって形成することで、光進行方向変更面４ａを反射面とすることも可能である。

【0044】

このように、光学素子１に入射した光は、集光機能面３ａによって集光されて、集光されながら進行し、光進行方向変更面４ａに入射する。そのため、光学素子１に入射した光の断面積は、光進行方向変更面４ａに入射する際には縮小されている。よって、このような態様であることにより、光進行方向変更面４ａの面積を、光進行方向変更面４ａに入射した光の断面積程度まで小さくすることができる。

【0045】

光進行方向変更面４ａは、集光機能面３ａが形成される第１の面３とは反対側の第２の面４に、形成されている。そのため、光学素子１に入射した光が集光されながら進行する光路を、長く設けることができる。その結果、光学素子１に入射した光の断面積は、光進行方向変更面４ａに入射する際には更に縮小される。よって、光進行方向変更面４ａの面積を更に小さくすることができる。

【0046】

このように、光進行方向変更面４ａの面積を小さくできるので、図２に示すように、光進行方向変更面４ａは、柱状体２の他方の端部に形成される面の一部として設けることができる。また、光進行方向変更面４ａの面積は、集光機能面３ａの面積よりも小さく設けられている。

【0047】

光進行方向変更面４ａの面積を小さくすることができるので、光進行方向変更面４ａを表面とする光進行方向変更面４ａ近傍の容積、すなわち突出部５の容積を小さくすることができる。

【0048】

後述するように、光学素子１は、プレス成型によって製造される。このプレス成型の際に、光進行方向変更面４ａ近傍の容積、すなわち突出部５の容積が小さくなると、突出部５の周辺から供給される突出部５を形成するガラス素材は相対的に充分な量となる。その結果、光進行方向変更面４ａは、成型性が良好に、すなわち平坦性や、傾斜角度等が精度よく実現される。

【0049】

次に、本実施形態における光学素子１の製造方法について説明する。図４は、第１の実施形態における光学素子の製造方法の説明図である。

【0050】

図４（ａ）に示す工程で、プレス成型装置５０を準備する。プレス成型装置５０は、胴型５３、上金型５１、下金型５２、およびヒータ５４を有して構成されている。そして、上金型５１は、図２に示される集光機能面３ａに対応するレンズ形状面５１ａを備えている。また、下金型５２は、図２に示される突出部５、および第３の面６に対応する形状を備えている。

【0051】

下金型５２は、突出部５に対応する凹部５２ａをほぼ中央に備え、凹部５２ａに光進行方向変更面４ａに対応する第１の傾斜面５２ｂを備える。そして、２つの第３の面６ａ、６ｂに対応する第２の傾斜面５２ｃおよび第３の傾斜面５２ｄを備えている。

【0052】

そして、第２の傾斜面５２ｃと第３の傾斜面５２は、凹部５２ａから周縁に向かって傾斜して高くなると共に、凹部５２ａの中心軸に対して対称位置に、すなわち凹部５２ａの中心軸に対して図面左右の位置に、対をなして設けられている。そのため、第２の傾斜面５２ｃおよび第３の傾斜面５２ｄは、その面を凹部５２ａ側に向けて、すなわち凹部５２ａ側に面して、互いに向かい合うように設けられている。

【0053】

次に、図４（ｂ）に示す工程で、光学素子１を構成するガラス素材５５が胴型５３内に入れられる。そして、ヒータ５４によってガラス素材５５が軟化する温度まで加熱される。

【0054】

次に、図４（ｃ）に示す工程で、上金型５１及び下金型５２によって上下からガラス素材５５がプレスされる。その結果、上金型５１及び下金型５２の形状がガラス素材５５に転写されることで、光学素子１が形成される。

【0055】

次に、図４（ｄ）に示す工程で、ヒータ５４の電源が切られ所定の温度まで冷却される。そして、上金型５１及び下金型５２が胴型５３から引き抜かれ、光学素子１が上金型５１及び下金型５２から離型されることで、光学素子１が製造される。

【0056】

このように、光学素子１は、ガラス素材５５を上金型５１及び下金型５２によりプレスする一体成型によって製造される。

【0057】

上述したように、本実施形態においては、図２に示すように、光進行方向変更面４ａの面積を小さくすることができるので、光進行方向変更面４ａ近傍の容積、すなわち突出部５の容積を小さくすることができる。

【0058】

突出部５の容積が小さいと、突出部５に対応する凹部５２ａの容積も小さい。そのため、プレス成型の際に、凹部５２ａ近傍の軟化されたガラス素材５５の量は、凹部５２ａの容積に対して相対的に十分な量となる。その結果、上金型５１及び下金型５２によりプレスされることで、軟化されたガラス素材５５は、凹部５２ａに十分に供給される。

【0059】

光進行方向変更面４ａの面積を小さくすることができるので、光進行方向変更面４ａは、柱状体２の他方の端部に形成される面の一部として設けることができる。そのため、プレス成型の際に、凹部５２ａを囲むように軟化されたガラス素材５５を設けることができる。その結果、上金型５１及び下金型５２によりプレスされることで、軟化されたガラス素材５５は、周囲から凹部５２ａに均一に供給される。

【0060】

よって、光進行方向変更面４ａは、成型性が良好に、すなわち平坦性や、傾斜角度等が精度よく実現される。平坦性の精度が良いと、光の集光性は良好である。また、傾斜角度の精度が良いと、光の反射される角度精度は良好である。そのため、本実施形態の光学素子を、受光素子を備える光モジュールに搭載した際に、光学素子に入射した光と、受光素子と、の良好な光結合効率を可能にする。

【0061】

本実施形態においては、第２の傾斜面５２ｃおよび第３の傾斜面５２ｄは、図４（ａ）に示すように、その面を窪んだ形状の凹部５２ａ側に向けて、互いに向かい合うように形成されている。そのため、軟化されたガラス素材５５が、上金型５１及び下金型５２によりプレスされる際に、第２の傾斜面５２ｃおよび第３の傾斜面５２ｄは、凹部５２ａ側に向けて軟化されたガラス素材５５を荷重する。そして、軟化されたガラス素材５５は、窪んだ形状の凹部５２ａに押し込まれる。よって、軟化されたガラス素材５５は凹部５２ａに供給され易く、光進行方向変更面４ａの成型性は、更に良好となる。

【0062】

相対的に、広い面積の面よりも、小さい面積の面の方が、成型性や加工性がよい。また、金型の周縁部よりも中央部に設けられたパターンの方が成型性や加工性がよい。本実施形態においては、図２に示すように、光進行方向変更面４ａは、その面積を小さくすることができるので、柱状体２の他方の端部に形成される面の一部として設けることができる。そのため、第２の光学機能面４ａに対応する、面積の小さい第１の傾斜面５２ｂを、図４（ａ）に示すように、下金型５２の中央に設けることができる。

【0063】

ところが、特許文献１に開示される反射面７０１ａは、図９に示すように、光学素子７０１に備わる一面の全面に形成されている。そのため、反射面７０１ａは、本実施形態に比べて広い面積を有すること、及び一面の全面に形成されていることにより、成型性や加工性の良い面を形成することが難しかった。

【0064】

本実施形態の光学素子１を搭載した光モジュールについて説明する。図５は、第１の実施形態に係わる光モジュールの説明略図である。光学素子１を搭載した光モジュール２０は、図５に示すように、実装基板２３の上面２３ａに光学素子１が固定されている。光ファイバ２１は、光ファイバ２１の光軸を集光機能面３ａの光軸に一致させるように、実装基板２３の上面２３ａに平行に固定されている。

【0065】

また、フォトダイオード等の受光素子２２が、その受光面２２ａを光進行方向変更面４ａの図面下（Ｚ１方向）側になるように、実装基板２３の上面２３ａに固定されている。

【0066】

このような構成であると、光ファイバ２１から出射された光は、集光機能面３ａに入射して、集光機能面３ａによって集光されながら光進行方向変更面４ａに入射する。図３に示すように、光進行方向変更面４ａの法線４ｂが、集光機能面３ａの光軸７に対して４５°に傾斜しているので、光進行方向変更面４ａに入射した光は、光軸７に対してほぼ９０°の角度をなして全反射される。よって、全反射された光は、図５に示すように、光進行方向変更面４ａの図面下（Ｚ１方向）側に設置された受光素子２２の受光面２２ａに集光される。

【0067】

本実施形態における光モジュール２０においては、光学素子１および受光素子２２は、実装基板２３の上面２３ａに固定される。また、光ファイバ２１は、実装基板２３の上面２３ａに平行に固定されている。このように、光モジュール２０を構成する光学部品が、上面２３ａを基準面として固定されるため、光学部品の位置合わせが容易であり、高精度な光学性能が得られる。

【0068】

光学素子１、受光素子２２、および光ファイバ２１が、実装基板２３の上面２３ａに平行に固定されると共に、上面２３ａに形成された配線パターンに受光素子２２を電気接続することが容易に可能である。そのため、光モジュール２０は、実装密度を高めることができ、小型化に適する。

【0069】

本実施形態における光モジュール２０においては、光学素子１、受光素子２２、および光ファイバ２１の各々を単一に設けているが、これに限定されるものではない。光学素子１、受光素子２２、および光ファイバ２１の各々を、複数個に設けることも可能である。

【0070】

＜第１の変形例＞
次に、第１の実施形態の第１の変形例について説明する。本変形例は、図３に示す角度４ｃを、臨界角θ以下に設けた場合である。この場合には、光進行方向変更面４ａに入射した光のうちの一方は、光進行方向変更面４ａに反射されて、図２に示す下側（Ｚ１方向）に進行する。また、光学素子１の屈折率を適切に選べば、光進行方向変更面４ａに入射した光のうちの一方を、図５に示すように、光軸７に対してほぼ９０°の角度をなして反射させて、受光素子２２に受光させることができる。

【0071】

また、光進行方向変更面４ａに入射した光のうちの他方は、光軸７および受光素子２２の方向とは異なる方向に屈折して進行する。このように、本変形例における光進行方向変更面４ａは、屈折によって、集光機能面３ａによって集光された光の進行方向を変えることができる。

【0072】

本変形例によれば、屈折する光の強度をモニタすることで、図５に示すように、光ファイバ２１から出射される光の強度を調整することが可能である。すなわち、半導体レーザ等の発光素子が出射した光が、光ファイバ２１に入射され、この入射された光が光ファイバ２１から出射される。この光ファイバ２１から出射された光は、集光機能面３ａに入射し、光進行方向変更面４ａによって、その一部が反射されて受光素子２２に受光され、他の光が光進行方向変更面４ａを透過する。

【0073】

そして、透過した光の進行方向にモニタ用受光素子を設置して、この透過した光の強度をモニタし、光ファイバ２１に光を出射する発光素子の出射強度を調整することができる。このようにして、本変形例によれば、受光素子２２は、たとえば温度変化により発光素子の出射強度が変化しても、常に適切な強度の光を受光することが可能である。

【0074】

＜第２の変形例＞
第１の実施形態によれば、第３の面６は、図１および図２に示すように、２つの面６ａ、６ｂからなる。そして、光学素子１の中心軸９ａは、突出部５の中心軸５ａと一致しておらず、集光機能面３ａの光軸７と一致している。そのため、突出部５の中心軸５ａをほぼ中心に設けられる２つの第３の面６ａ、６ｂは、その面積を互いに異ならせている。

【0075】

図６は、第２の変形例における光学素子の断面図である。本変形例は、図６に示すように、突出部５の中心軸５ａと、光学素子１の中心軸９ａと、を一致するように設けられている。また、集光機能面３ａの光軸７は、光学素子１の中心軸９ａから、図面上（Ｚ２方向）側にずれている。そのため、２つの第３の面６ａ、６ｂは、突出部５の中心軸５ａに対して対称位置に配置されると共に、その面積を互いに一致させている。

【0076】

第３の面６ａと第３の面６ｂとが、突出部５の中心軸５ａに対して対称位置に配置されると共に、その面積を互いに一致させていると、図４（ａ）に示すように、第２の傾斜面５２ｃと第３の傾斜面５２ｄも、凹部５２ａの中心軸に対して対称位置に配置されると共に、その面積を互いに一致させている。よって、プレス成型する際に、光学素材は、凹部５２ａの中心軸に対して対称な圧力で荷重される。よって、突出部は均質的に形成されるので、成型性の更に良好な光学素子を実現できる。

【0077】

＜第３の変形例＞
図７は、第３の変形例における光学素子の正面図である。本変形例においては、第１の実施形態と同じように、柱状体の一方の端部に集光機能面が形成され、柱状体の他方の端部に突出部が形成されている。突出部５は、図７に示すように、柱状体の他方の端部の中央部のみにしかない。突出部５の周囲には、第３の面６が、突出部５に連設されるように形成されている。第３の面６は、突出部５から離れるに従い柱状体の一方の端部に近づくように傾斜する４つの面６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄからなる。

【0078】

本変形例は、第２の変形例と同様に、突出部５の中心軸と、光学素子１の中心軸と、を一致するように設けている。

【0079】

４つの第３の面６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄの互いが接する境界は、直線の一部からなる境界線に形成されている。各第３の面６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄは、各々が接する２本の境界線に平行な面からなる。第３の面６ａと第３の面６ｂは、突出部５の中心軸に対して対称位置に設けられている。すなわち、第３の面６ａと第３の面６ｂは、突出部５の中心軸に対して図面上下の位置に対をなして設けられている。また、第３の面６ｃと第３の面６ｄは、突出部５の中心軸に対して対称位置に設けられている。すなわち、第３の面６ｃと第３の面６ｄは、突出部５の中心軸に対して図面左右の位置に対をなして設けられている。

【0080】

本変形例の光進行方向変更面４ａの面積は、図１に示す光進行方向変更面４ａに比べて、小さい。そのため、本変形例の光進行方向変更面４ａは、図１に示す光進行方向変更面４ａに比べて、更に成型性が良好に、すなわち平坦性や、傾斜角度等が更に精度よく実現される。

【0081】

＜第２の実施形態＞
図８は、第２の実施形態における光学素子の断面図である。本実施形態の光学素子４０は、図８に示すように、第１の実施形態の光学素子１と、光進行方向変更面４ａの周辺の構造が異なるのみである。すなわち、図２と図８を比較して分かるように、光学素子４０には、突出部５（図２に図示）はなく、凹状に形成された窪み部８を有している。窪み部８の内周面は２面からなり、その一面が光進行方向変更面４ａを形成している。

【0082】

集光機能面３ａは、第１の実施形態と同様に形成されている。第３の面６が、窪み部８に連設されるように形成されている。第３の面６は、窪み部８から離れるに従い第１の面３側に近づくように傾斜する２つの面６ａ、６ｂからなる。そして、傾斜する２つの面６ａ、６ｂは、窪み部８の中心軸８ａに対して対称位置に配置されている。ただし、窪み部８の中心軸８ａは、光軸７方向から視る窪み部８の外形の中心点を通り、光軸７に平行な直線と定義される。

【0083】

本実施形態の光進行方向変更面４ａは、集光機能面３ａの光軸７を斜めに横切ると共に、集光機能面３ａによって集光された光の進行方向を変えるように作用する反射面である。また、光進行方向変更面４ａの法線と、集光機能面３ａの光軸７との集光機能面３ａ側になす角度は、臨界角以上に設けられている。

【0084】

本実施形態の光進行方向変更面４ａの面積は、第１の実施形態と同様に小さくすることができる。よって、本実施形態の光進行方向変更面４ａも、第１の実施形態と同様に、成型性が良好に、すなわち平坦性や、傾斜角度等が精度よく実現される。

【符号の説明】

【0085】

１ 光学素子
２ 柱状体
３ 第１の面
３ａ 集光機能面
４ 第２の面
４ａ 光進行方向変更面
４ｂ 法線
４ｃ 角度
５ 突出部
５ａ 突出部の中心軸
６、６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ 第３の面
７ 光軸
８ 窪み部
８ａ 窪み部の中心軸
２０ 光モジュール
２１ 光ファイバ
２２ 受光素子
２２ａ 受光面
２３ 実装基板
２３ａ 上面

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】